СПОСОБ РАЗРАБОТКИ РОССЫПИ Российский патент 1999 года по МПК E21C41/30 

Изобретение относится к отработке россыпных месторождений шельфа, а точнее к отработке запасов, залегающих в пляжной зоне, непосредственно примыкающей к береговой черте.

Известен способ разработки россыпи, включающий использование плавучей добычной установки (например, драги), предусматривающий перемещение добычного забоя от уреза воды по массиву полезного ископаемого с одновременным формированием траншеи (котлована), обеспечивающей возможность перемещения понтона плавучей добычной установки (см. Справочник по разработке россыпей. Под общей редакций В.П.Березина, В.Г.Лешкова, Л.П.Мацуева, С.В.Потемкина, М. , Недра, 1973, с. 253-257, рис. 65).

Однако это техническое решение не обеспечивает сохранения биоценоза отрабатываемой пляжной зоны, приводит к заиливанию и замутнению акватории, в пределах которой ведутся разработки, и существенно зависит от погодных условий.

Известен также способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом, с базированием добывающего оборудования на суше (см. книгу В. Б.Добрецова Освоение минеральных ресурсов шельфа. М., Недра, 1980, с. 219-221, рис, 71, а).

Недостаток этого технического решения - замутнение акватории, в пределах которой ведутся разработки, поскольку существует свободное сообщение водной среды со всеми участками очистного забоя, кроме того, валовый принцип выемки материала россыпи затрудняет восстановление биоценоза пляжной зоны на отработанных ее участках.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении возможности самовосстановления биоценоза пляжной зоны, при снижении техногенного воздействия на водную среду в процессе разработки.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в снижении замутненности акватории до уровня, соответствующего естественному, кроме того, обеспечивается саморекультивации поверхности пляжа за счет работы прибойного волнения и восстановления россыпи за счет заполнения траншей материалом, транспортируемым прибойным волнением.

Для решения поставленной задачи способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше, отличается тем, что выемку россыпи ведут траншеями, при этом на первом этапе формируют основные траншеи, ориентированные вдоль береговой черты, а затем соединяют эти траншеи с акваторией, для чего формируют дополнительные траншеи, ориентированные вдоль направления движения прибойных волн, длиной от береговой черты до основной траншеи, наиболее удаленной от береговой черты, с подвиганием работ от последней к береговой черте.

Кроме того, ширина траншеи в процессе ее выемки соответствует ширине рабочего органа землеройной машины, используемой при выемке материала россыпи.

Кроме того, расстояние от береговой черты до наиболее удаленной от него основной траншеи не превышает максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы.

Кроме того, расстояние между соседними траншеями превышает частное от деления удвоенной глубины траншеи на тангенс угла естественного откоса материала россыпи при условии максимальной его подвижности.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признак. . . " выемку россыпи ведут траншеями" обеспечивает возможность частичного самозалечивания очистных выработок за счет обрушения (сдвижения) бортов самих траншей, т.е. тем самым частичное заполнение нижних горизонтов траншеи материалом россыпи, не лишенным биоценоза.

Признак. . ."на первом этапе формируют основные траншеи, ориентированные вдоль береговой черты" обеспечивает возможность ведения очистных работ на первом этапе независимо от состояния моря, при одновременном исключении валовой выемки материала россыпи, препятствующей эффективному восстановлению биоценоза пляжного массива.

Признак "затем соединяют эти (т.е. - основные) траншеи с акваторией " обеспечивает заполнение-самозалечивание основных траншей материалом, переносимым из акватории (из непогребенной россыпи).

Признак "формируют дополнительные траншеи, ориентированные вдоль направления движения прибойных волн" конкретизирует предыдущий признак, обеспечивая снижение сопротивление полости дополнительной траншеи движению водной массы и тем самым повышает дальность переноса взвешенного в воде твердого материала и полноту заполнения основной траншеи (в процессе ее заполнения-самозалечивания).

Признак, регламентирующий подвигание работ при выемке дополнительной траншеи, упрощает организацию работ, исключает возможность их проведения при затапливаемом состоянии.

Признак ..."длиной от береговой черты, до основной траншеи, наиболее удаленной от береговой черты" задает длину дополнительной траншеи, при которой обеспечивается возможность заполнения всех основных траншей.

Признак второго пункта формулы изобретения обеспечивает малую ширину траншеи, способствующую быстрому восстановлению биоценоза, и высокие темпы подвигания очистных работ по пляжу.

Признак третьего пункта формулы изобретения определяет ширину участка отработки, при которой обеспечивается полное восстановление отработанного участка пляжа в течение одного годового цикла.

Признак четвертого пункта формулы изобретения определяет величину целика, оставляемого между траншеями, при которой обеспечивается самовосстановление россыпи на местах расположения траншей, при использовании переноса материала прибойным волнением, без использования переноса материала силой ветра (при котором транспортируются в первую очередь более легкие пустые породы).

На фиг. 1 показан вид отрабатываемого участка пляжа в плане, на этапе выемки основных траншей; на фиг. 2 показано то же, на этапе выемки дополнительных траншей.

На чертежах показаны акватория 1, береговая черта 2, направление 3 движения прибойных волн, основные траншеи 4, дополнительные траншеи 5, целики 6, выемочная машина 7, транспортная машина 8, граница 9 максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы.

Заявленный способ разработки россыпи осуществляется в следующем порядке.

Известным образом выявляют параметры залегания россыпи и гидрогеологические параметры участка пляжа, планируемого под обработку (направление 3 движения прибойных волн и положение границы 9 максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы). В случае существенных по величине (больше чем на 45 градусов) сезонных изменений направления 3 движения прибойных волн соответственно изменяют положение дополнительных траншей 5. Глубину траншей определяют из условия обеспечения максимальной полноты извлечения россыпи, с учетом технических возможностей оборудования, задействованного на очистных работах. В качестве береговой черты 2 целесообразно использовать границы акватории 1 во время прилива.

Наиболее предпочтительный комплект оборудования включает экскаватор, предпочтительно легкий - колесный, на базе трактора "Беларусь" и автомобиль-самосвал, предпочтительно высокой проходимости.

Работы начинают с выемки основных траншей 4, непосредственно от соответствующей границы выемочного участка, и ведут вдоль береговой черты 2 в сторону противоположной границы участка. После того, как в пределах отрабатываемого участка будут сформированы основные траншеи 4, приступают к формированию дополнительных траншей 5, с подвиганием работ от границы 9 в сторону береговой черты 2, до ее пересечения, т.е. обеспечения свободного доступа прибойно-приливным массам волы в полость траншей 4 и 5 (для обеспечения свободного прохода техники через траншеи 4 целесообразно прикреплять участки пересечений, например, шпунтовыми стенками, убираемыми после прохода за траншею 4 выемочной машины). Ориентировка траншей 5 вдоль направления 3 движения прибойных волн обеспечивает минимальные потери энергии движущейся водяной массы, повышая дальность переноса взвешенного материала. После соединения траншеи 4 с акваторией 1 прибойные волны захлестываются в нее, увлекая с собой взвешенный твердый материал.

Вода, попавшая в траншеи, подмывает их борта, что приводит к их обрушению и частичному заполнению траншей. Таким образом материал из нетронутого массива, сохраняющего биоценоз, попадает на дно траншеи 4 и 5, что облегчает проникновение объектов биоценоза во всю толщу пляжа.

При наличии на дне акватории 1 непогребенных россыпей материал последних увлекается прибойным волнением и во взвешенном состоянии попадает в траншею 5 и далее в траншею 4, где оседает на поверхность песков, обрушившихся на дно траншей 4 и 5.

Далее, отступив от сформированной траншеи 5 на расстояние L > 2h/tgα (где h - глубина траншеи, а угол α - угол естественного откоса материала россыпи при условии максимальной его подвижности (т.е. во влажном состоянии) закладывают новую траншею 5, и так далее, в пределах участка, планируемого под разработку.

После полного замыва первоначальной системы траншеи 4 и 5 все повторяется, только при этом оси траншей размещают на серединах целиков 6, т.е. ведут через массив пляжа оставшийся нетронутым при первоначальных работах. Небольшие по объемам выемки, оставшиеся на месте траншей, "залечиваются" в период наиболее сильных (как правило, осенних) штормов.

Таким образом, за цикл, включающий отрезок времени между периодами штормов наибольшей силы, обеспечивается восстановление пляжевой россыпи и биоценоза пляжа. При этом в процессе выемки основного объема горной массы вообще исключается возможность замутнения акватории, а когда замутнение возможно (на этапе самозаполнения траншей), его уровень не превышает естественного фона, вызываемого прибойно-приливными течениями и волнением.

Способ предназначен для отработки запасов, залегающих в пляжной зоне, непосредственно примыкающей к береговой черте, и может быть использован при отработке россыпных месторождений шельфа. Сущность способа заключается в том, что отработку россыпи ведут открытым способом с базированием добывающего оборудования на суше. Отработку ведут траншеями, которые располагают их продольными осями вдоль береговой черты. Затем соединяют эти траншеи с акваторией, для чего формируют дополнительные траншеи, ориентированные вдоль направления движения прибойных волн, длиной от береговой черты до основной траншеи, наиболее удаленной от береговой черты, с подвиганием работ к береговой черте. Расстояние от береговой черты до наиболее удаленной от нее основной траншеи не превышает максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы. Изобретение обеспечивает возможность самовосстановления биоценоза пляжной зоны при снижении техногенного воздействия на водную среду в процессе разработки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки россыпи, включающий выемку материала россыпи открытым способом, с базированием добывающего оборудования на суше, отличающийся тем, что выемку россыпи ведут траншеями, при этом на первом этапе формируют основные траншеи, ориентированные вдоль береговой черты, а затем соединяют эти траншеи с акваторией, для чего формируют дополнительные траншеи, ориентированные вдоль направления движения прибойных волн, длиной от береговой черты до основной траншеи, наиболее удаленной от береговой черты, с подвиганием работ от последней к береговой черте. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина днища траншеи в процессе ее выемки соответствует ширине рабочего органа землеройной машины, используемой при выемке материала россыпи. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние от береговой черты до наиболее удаленной от него основной траншеи не превышает максимальной дальности наката на пляж волнового прибоя в период штормов наибольшей силы. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между соседними траншеями превышает частное от деления удвоенной глубины траншеи на тангенс угла естественного откоса материала россыпи при условии максимальной его подвижности.